水閘大體積混凝土施工防裂技術(shù)應(yīng)用

馬 瑞 唐 愷

（淮河水利委員會(huì)治淮工程建設(shè)管理局 蚌埠 233001）

1 工程概況

臨淮崗洪水控制工程位于安徽省境內(nèi)淮河干流中游，主體工程橫跨安徽省霍邱、潁上、阜南三縣。工程的主要任務(wù)是，當(dāng)淮河上、中游發(fā)生50年一遇以上大洪水時(shí)，配合淮河其他防洪工程，調(diào)蓄洪峰，控泄洪水，使淮河中游防洪標(biāo)準(zhǔn)提高到100年一遇，確?；幢贝蟮毯脱鼗粗匾鞘邪踩?/p>

某進(jìn)洪閘是臨淮崗洪水控制工程的重要組成部分，位于老淮河主槽與49 孔淺孔閘間的主壩段中部，其主要建筑物為1 級(jí)，進(jìn)洪閘共14 孔，每孔凈寬12.0m，閘孔總寬196.82m，底板高程▽19.70m，設(shè)計(jì)進(jìn)洪流量2400m3/s。閘室采用鋼筋混凝土開敞式結(jié)構(gòu)，兩孔一聯(lián)。閘底板單塊平面尺寸為24m×28.1m，厚度為2m，混凝土量為1348.1m3，屬大體積混凝土。閘底板混凝土施工均在冬季進(jìn)行，外界溫度較低，可能出現(xiàn)大體積混凝土內(nèi)外溫差較大而產(chǎn)生溫度裂縫、表面養(yǎng)護(hù)不好使混凝土受凍和產(chǎn)生收縮裂縫的情況；閘墩中墩厚1.5m，縫墩厚1.3m，也屬于大體積混凝土施工。

2 水閘施工防裂技術(shù)措施

2.1 閘底板防裂施工措施

（1）科學(xué)選用砂石材料級(jí)配和混凝土配合比，通過(guò)添加Ⅰ級(jí)粉煤灰，使用泵送劑，采用較低的水灰比、水和水泥用量，從而降低混凝土的發(fā)熱量。

（2）嚴(yán)格控制砂石骨料的含泥量。

（3）采用有效的溫控措施，控制水化熱的溫升，混凝土的中心與表面最大溫差不超過(guò)25℃，總的溫降不超過(guò)30℃，控制降溫速度小于2℃/d。

（4）加強(qiáng)混凝土澆筑后養(yǎng)護(hù)及表面保護(hù)。

2.2 溫度裂縫控制計(jì)算

水閘底板設(shè)計(jì)厚度達(dá)2m，局部最大3m,且澆筑倉(cāng)面較大，混凝土澆筑強(qiáng)度高，根據(jù)設(shè)計(jì)最大澆筑塊尺寸為：24m×28.1m，混凝土澆筑量1348.8m3。屬大體積混凝土，需進(jìn)行溫度控制計(jì)算。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)及有關(guān)規(guī)定，混凝土內(nèi)外溫差不超過(guò)25℃，則不會(huì)產(chǎn)生溫度裂縫，底板澆筑計(jì)劃在12月份，澆筑時(shí)平均氣溫-0.8℃。底板混凝土強(qiáng)度C25，混凝土溫升一般在三天達(dá)到最高。

式中：

W—每立方混凝土水泥用量，此處為270kg/m3；

Q—每公斤水泥水化熱量，普硅PO32.5的Q=377kJ/kg；

C—混凝土比熱，取0.97kJ/kg·K

R—混凝土密度，取2400kg/m3。

m—隨混凝土品種、表面及澆筑溫度而異（1/d），取0.34；

z—混凝土齡期取3d；

e—常數(shù)，為2.778，1-e-mz=0.693。

混凝土內(nèi)部實(shí)際最高溫度：Tmax=Tj+Tzξ

式中：Tj—混凝土澆筑溫度，取10℃；

ξ—不同的澆筑厚度、不同齡期的降溫系數(shù)，取0.65。

Tmax=Tj+Tzξ=10+37.03×0.65=34.07℃

混凝土內(nèi)部最高溫度與室外溫差為34.07℃-（-0.8）℃=34.87℃，超過(guò)25℃。計(jì)劃采取措施為：混凝土澆筑后在表面覆蓋一層塑料薄膜，兩層草袋進(jìn)行隔熱養(yǎng)護(hù)。采取養(yǎng)護(hù)措施后，混凝土表面溫度：

式中：Tq—齡期3d 時(shí)，大氣平均溫度，取-0.8℃；

H—混凝土計(jì)算厚度，H=h+h'，m；

h—混凝土實(shí)際厚度，此處為3.0m；

h'—混凝土的虛厚度，h'=K（λ/β），m；

λ—混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)，取2.0w/m·K；

K—計(jì)算系數(shù)，取0.66；

β—保溫隔熱層的傳熱系數(shù)；

△T—齡期3d 時(shí),混凝土內(nèi)最高溫度與外界氣溫之差,此處為34.87℃。

混凝土中心最高溫度與表面溫度差（Tmax-Tb）為15.27℃，小于25℃，符合設(shè)計(jì)要求，混凝土表面溫度與室外大氣溫度差（Tb-Ta）為20.4℃，小于25℃，符合要求，故所采取的措施是可靠有效的?？刂苹炷羶?nèi)外溫差小于25℃，是防止混凝土產(chǎn)生溫度裂縫的主要措施。

實(shí)際施工時(shí)在第一塊底板澆筑時(shí)梅花型布置埋設(shè)了10 只溫控儀，隨時(shí)觀測(cè)混凝土內(nèi)外溫差的變化，結(jié)果觀測(cè)混凝土內(nèi)外溫差均在規(guī)范25℃范圍內(nèi)，證明計(jì)算是正確的，所采取的覆蓋控溫措施是合適的，預(yù)防了底板溫度裂縫的產(chǎn)生。

2.3 底板表面防裂措施

混凝土表面用平板振動(dòng)器振動(dòng)后，用鋁合金長(zhǎng)尺刮平，初凝后至終凝前采用二次壓光法，即用葉片式抹光機(jī)磨光，人工輔助壓光，既能很好地避免干縮裂縫，又能使混凝土表面平整光滑、表面強(qiáng)度提高。

閘底板混凝土從施工完成到驗(yàn)收時(shí)已一年未發(fā)現(xiàn)裂縫、未產(chǎn)生干縮裂縫和凍傷。

2.4 閘墩施工防裂措施

閘墩裂縫產(chǎn)生除溫度應(yīng)力影響較大外，另一原因是底板澆筑較長(zhǎng)時(shí)間后才澆筑閘墩造成約束作用。采取綜合控制措施，防止閘墩產(chǎn)生裂縫：

（1）為了減小閘底板混凝土對(duì)閘墩混凝土收縮的約束，在閘底板混凝土施工時(shí)閘墩下部1.22m 混凝土采用吊空模板同時(shí)施工，并且保證底板和下部1.22m 混凝土澆筑完成后15 天內(nèi)進(jìn)行閘墩上部混凝土的澆筑。此舉雖增加了施工難度和施工成本，但有效地解決了閘底板混凝土對(duì)閘墩混凝土收縮的約束影響。

（2）在減少水泥用量、添加Ⅰ級(jí)粉煤灰的同時(shí)閘墩混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)還使用了HLC-Ⅰ型抗裂防滲劑，補(bǔ)償混凝土的收縮變形，消除或抵消混凝土的溫度變形。

（3）閘墩不采用泵送混凝土施工，采用常態(tài)混凝土澆筑。閘墩混凝土水平運(yùn)輸采用混凝土攪拌車，垂直運(yùn)輸采用塔吊和吊車，每層澆筑厚度控制在50cm 以內(nèi)；每個(gè)閘墩掛五道串桶，串桶底口距基礎(chǔ)面不大于1.5m；在牛腿、門槽等鋼筋稠密或不易平倉(cāng)處可隨時(shí)增加串桶，保證布料均勻。閘墩部位振搗人員下到倉(cāng)面操作，沿模板邊均進(jìn)行“二次振搗”，以消除表面泛砂等質(zhì)量缺陷。閘墩振搗的泌水安排專人下到倉(cāng)面用海綿吸除。

（4）在合理安排工程施工、不影響周轉(zhuǎn)材料使用的情況下盡量延遲側(cè)模的拆模時(shí)間并用花雨布包裹覆蓋，防止表面脫水和受凍，減小混凝土內(nèi)外溫差；模板拆除后立即用塑料薄膜和花雨布覆蓋養(yǎng)護(hù)。

該進(jìn)洪閘閘墩從施工完成到驗(yàn)收一年未發(fā)現(xiàn)裂縫，現(xiàn)運(yùn)行多年未發(fā)現(xiàn)裂縫。

3 工程效果

該水閘工程采取多項(xiàng)施工技術(shù)措施，避免閘底板及閘墩大體積混凝土產(chǎn)生裂縫，在模板設(shè)計(jì)上采用清水混凝土設(shè)計(jì)，通過(guò)綜合施工措施保證了工程創(chuàng)優(yōu)，臨淮崗洪水控制工程獲得國(guó)家優(yōu)質(zhì)工程獎(jiǎng)魯班獎(jiǎng)。該工程混凝土防裂技術(shù)措施可為類似水閘工程施工提供經(jīng)驗(yàn)借鑒■